从分子机制到类脑器官，脑科学技术如何助力攻

图说：中国科学院院士、国家老年疾病临床医学研究中心主任王以政

王以政主要研究离子通道和离子稳态对细胞存活和增殖，以及对神经疾病病理的意义，他分享了探索大脑缺血性损伤的潜在治疗靶点的研究。

王以政认为，如果根据人的现象和行为推测出一个算法，编程一个软件，再让计算机去实现，让其能够和人互动，这个算法是不具备意识的，至少和我们理解的意识完全不是一个概念。他表示，现在的类脑计算和AI与意识的产生之间还有一段很长的路要走，而伦理问题肯定会在未来备受关注。

据介绍，脑缺血会导致谷氨酸从细胞内环境释放到细胞外空间，从而导致神经元损伤。为了了解在缺血状态下介导谷氨酸释放和吸收的机制，研究围绕在脑缺血过程中音蝟因子（SHH）信号通路对细胞外谷氨酸的调控展开。他们检测了SHH蛋白的释放及下游信号分子的表达情况，确定了脑缺血过程中SHH信号通路被激活，抑制SHH通路可以显著降低缺血性脑损伤。

“在临床动脉取栓，静脉溶栓的情况下，血液可以到达脑损伤的部位，我们可以使用神经保护或者减少神经毒素的药物，创造神经保护的条件。”王以政表示，“未来，将持续探索如何调控细胞外谷氨酸水平以达到神经细胞存活的可能。”

王以政还探索了SHH信号通路是如何在缺血过程中调控细胞外谷氨酸。通过分子生化等方法，他们发现抑制Smoothened蛋白（SMO）可维持GLT-1膜表达、降低细胞外谷氨酸、减少梗塞体积并改善小鼠的神经功能，其中，SMO是SHH信号传导的关键介质。为了验证SHH信号通路在脑缺血过程中是否具有临床转化应用的潜力，他们使用了药物NVP-LDE225，该药物是SMO特异性抑制剂。“在动物模型中发现，NVP-LDE225可以很好地减少缺血性脑损伤体积。”他说。

针对这一提问，明国莉表示，虽然类脑器官的研究十分前沿，目前已经可以产生部分发育中的大脑，但是现有的技术很难让类脑器官继续成熟和成长。“一个神经系统的产生需要很多其他条件，可以肯定目前的类脑器官暂时不具备感觉系统，不具备痛觉或视觉。”她说。尽管有部分细胞对光感有反应，但尚未形成视觉。现有的技术也无法让类脑器官产生意识，如果未来类脑器官发展到更接近发育后期的大脑，届时相关的伦理问题也会随之而来，但目前我们还离这些问题十分遥远。

实习生 计丹洁 新民晚报记者 郜阳

图说：“对话大脑”院士论坛第三期开讲 来源/采访对象提供（下同）

由此，明国莉团队研发出新的类脑模型：片状新皮质类器官（SNO）系统。SNO系统为类脑器官提供了悬浮培养的环境，解决了之前提到的血管缺氧问题。

“对话大脑”院士论坛由天桥脑科学研究院（TCCI）转化中心与中国神经科学学会神经外科学基础与临床分会共同主办。TCCI旗下苏格拉底实验室社区和追问媒体等进行了直播和互动交流，近45万人次收看了在线直播。

类脑器官探索大脑发育和大脑疾病

在TCCI追问环节，备受青年学者关注的一个代表性问题是：类脑器官会产生意识、痛觉和情绪吗？如果有的话，这是否符合伦理？

图说：美国国家医学科学院院士、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院教授明国莉

Smoothened蛋白可以作为脑缺血治疗潜在靶点

“我们可以保护大脑免受缺血性损伤吗？类脑器官如何模拟大脑发育？类脑器官能够解开大脑疾病的谜团吗？”昨天（9日），在“对话大脑”院士论坛第三期的开场，华山医院院长、天桥脑科学研究院（TCCI）转化中心主任毛颖教授作为主持人，提出了这一串开场问题。

现有类脑器官不会产生意识

明国莉还分享了她的最新研究：正在建立人源化大鼠的动物模型用以研究神经回路形成的机制，成功地将人类前脑类器官移植到宿主大鼠视觉皮层。科研人员观察到，人类前脑类器官中神经元接收到来自视网膜的突触信号，并且参与到大鼠视觉信息的整合。这些以类脑器官为载体的研究成果，将为神经再生和修复提供新的视角和见解。

明国莉介绍，SNO得到的类脑器官具有更完整的结构，包括了特异性的表层和深层的皮层组织，并且轴突形成的模式更加接近于人类大脑发育的规则。此外，SNO系统培养出了发育后期产生的细胞，比如少突胶质细胞，以及人类特异性星形胶质细胞。利用SNO系统，该团队进一步发现了随着SNO培养时间的增长，人类特异性的前体干细胞库不断增长, 这一特性是人类进化过程中大脑皮层得以扩张的基础。

文章来源：《分子科学学报》 网址: http://www.fzkxxbzz.cn/zonghexinwen/2022/0811/1589.html